Тема2.2 Конструкционные стали. Конструкционные (строительные) низколегированные стали (гост 19281—73).

^{Низкоуглеродистые (до 0,22 % С) низколегированные стали содержат повышенное количество Мп (до 1,8 %), Si (до 1,2 %), Сг (до 0,8 %), а также Ni (до 0,8 %), V (до 0,15 %), Ti (до 0,03 %) и азота (до 0,15 %) Эти стали в виде листов, сортового и фасонного проката поковок и штамповок используют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций в основном без дополнительной термической обработки.}

^{Чаще применяют стали 14ХГС, 17ГС, 095ГС, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 14Г2, 142Ф, 15ХСНД, 15Х26СФ, 16Г2САФ и др.}

^{Низколегированные строительные стали можно разделить на стали :}

^{1)Повышенной прочности (σ}_т^{< 400 МПа)}

^{Стали повышенной прочности поставляют в горячекатаном состоянии с феррнто-перлитной структурой. Химический состав сталей и нормы механических свойств опре­деляются соответственно ГОСТ 19281—73 и ГОСТ 19282—73-.09Г2,09Г2С,15ГФ,15Г2СФ, 15ХСНД}

^{2) Высокой прочности (σ}_т^{= 450-750 МПа).}

^{Имеют наиболее высокую прочность ,в то же время малая склонностью к хрупкому разрушению. Сочетание этих свойств достигается:}

^{-контролируемой прокаткой}

^{-созданием малоперлитных и бейнитных сталей}

^{-карбонитридным упрочнением.}

^{Карбонитридное упрочнение получают введением ванадия и ниобия при повышенном содержании азота (до 0,030 %). Упрочняющими фазами являются карбонитрнды ванадия V (CN) и ниобия Nb (CN). -14Г2АФ}

^{Контролируемая прокатка обеспечивает получение мелкозернистой структуры стали. На завершающем этапе температура прокатки должна быть достаточно низкой (800-850 °С), а степень деформации 15-20 %. Наилучшие результаты при прокатке сталей с карбонитрпдным упрочнением. Мельчайшие частицы карбонитридов тормозят развитие рекристаллизации аустенита и способствуют формированию мелкозернистой структуры феррита при охлаждении стали от температуры прокатки.}

^{Малоперлитные стали имеют пониженное содержание углерода (до 0,10 %), уменьшается количество перлита повышается ударная вязкость. снижается порога хладноломкости и улучшается свариваемость -09ГФБ}

^{Низкоуглеродистые бейнитные стали имеют повышенную устойчивость переохлажденного аустенита. В процессе охлаждения от температуры прокатки аустенит распадается с образованием игольчатого феррита и малоуглеродистого бейнита. -08Г2МФБ}

Конструкционные цементуемые (нитроцементуемые) стали (гост 4543—71)

^{Некоторые детали работают в условиях поверхностного износа, испытывая при этом и динамические нагрузки. Изготавливают из сталей, содержащих 0,10- 0,30 % С,после цементации, закалки и низкого отпуска твердость цемен тованного слоя HRC 58—62, а сердцевины 30—40. Сердцевина цементованных сталей должна иметь высокие механические свойства, особенно предел текучести.}

^{Сталь применяют наследственно мелкозернистую. Когда сумма легирующих элементов невелика (до 2,5— 5,0 %), они не оказывают существенного влияния на общую толщину цементованного слоя. Однако, повышая прокаливаемость слоя, они увеличивают эффективную толщину его.}

^{Хромистые стали 15Х, 15ХА ,20Х, (до 1,3—1,6 %)изделия небольшого сечения и несложной формы, работающие при повышенных удельных нагрузках (втулки, валики, оси, кулачковые муфты, поршневые пальцы и т. д.), При содержании хрома до 1,5 % после термической обработки увеличивается глубина закаленного слоя, сердцевина изделия имеет структуру бейнита. Прокаливаемость при закалке в воде 12—20 мм, а при закалке в масле 5—12 мм}

^{Дополнительное легирование этих сталей ванадием (0,1-0,2 %) — сталь 15ХФ — способствует получению более мелкого зерна, что улучшает пластичность и вязкость.}

^{Хромо-никелевые стали 20ХН, 12ХНЗА -для цементуемых деталей средних размеров, испытывающих при работе высокие удельные нагрузки .Ni ,уменьшая глубину цементованного слоя, в то же время увеличивает глубину закаленного слоя, препятствует росту зерна и образованию грубой цементитной сетки.}

^{12Х2Н4, 18Х2Н4В используют для изготовления деталей больших сечений. Эти стали являются наиболее высокопрочными из всех цементуемых сталей. . Легирование хромоникелевых сталей ,молибденом (или вольфрамом) дополнительно повышает устойчивость переохлажденного аустенита, а следовательно, и прокаливаемость. Сталь 18Х2Н4ВА или соответствующую сталь с молибденом 18Х2Н4МА применяют для крупных высоконагруженных деталей.}

^{Стали 18Х2Н4ВА и 18Х2Н4МА: можно закаливать на воздухе, что уменьшает коробление деталей.}

^{Хромомарганцевые стали -18ХГТ, ЗОХГТ Из-за дефицитности никеля эти стали заменяют хромо-никелевые стали Титан(0,006—0,12 %):. вводят для измельчения зерна,при большем его содержании он уменьшает глубину цементован­ного закаленного слоя и прокаливаемость.}

^{С целью повышения прочности для цементуемых сталей применяют стали, легированные бором (0,002—0,005 %): 15ХР, 20ХГР и др. Сталь 20ХГНР в целях экономии никеля применяют вместо стали 12ХНЗА. При ХТО следует учитывать, что бор, увеличивая прокаливаемость, способствует росту зерна при нагреве. Для уменьшения чувствительности сталей к перегреву их дополнительно легируют Ti или Zr.}

^{В последние годы цементуемые стали микролегируют алюминием, ниобием и цирконием совместно с азотом (0,05—0,1 %), например сталь 25ХГНМАЮ. Эти стали обладают очень мелким зерном, что повышает механические свойства.}